अंडरवाटर डेटा सेंटर का जन्म और विकास

कम ही लोग जानते हैं कि अंडरवाटर डेटा सेंटर की अवधारणा माइक्रोसॉफ्ट के 2014 थिंकवीक, एक आंतरिक विचार-मंथन सत्र के दौरान उत्पन्न हुई थी। इसका प्रस्ताव नौसेना की पनडुब्बियों के संचालन का अनुभव रखने वाले एक कर्मचारी द्वारा किया गया था। माइक्रोसॉफ्ट ने प्रारंभिक प्रयोग किए, जिसमें आशाजनक परिणामों के साथ डेटा सेंटर को पांच महीने तक पानी में डुबोया गया।

हाल ही में, 2018 में, Microsoft ने स्कॉटलैंड के उत्तर-पूर्व में ओर्कनेय द्वीप समूह के निचले भाग में 27.6 पेटाबाइट डेटा संग्रहीत करने में सक्षम एक पनडुब्बी भेजी थी। दो साल बाद, जून 2020 में, Microsoft इसे मूल्यांकन के लिए किनारे ले आया। नतीजे बताते हैं कि पनडुब्बी डेटा सेंटर सभी पहलुओं में पारंपरिक डेटा केंद्रों से बेहतर प्रदर्शन करता है, और पानी में विफलता दर जमीन की तुलना में आठवां है।

Microsoft अपना डेटा सेंटर समुद्र के नीचे क्यों रख रहा है? पायलट के बाद क्या बड़े पैमाने पर पनडुब्बी डेटा सेंटर के निर्माण को बढ़ावा दिया जा सकता है?

उत्तर सरल है: उपलब्ध संसाधनों को अधिकतम करें। साथ ही यह भूमि डेटा केंद्रों की कई कमियों को भी हल करता है।

सबसे पहले, समुद्र के नीचे डेटा केंद्र अधिक सुरक्षित और अधिक स्थिर होते हैं: डेटा केंद्र नाजुक होते हैं और अत्यधिक परिष्कृत घटकों से भरे होते हैं जो तापमान परिवर्तन, ऑक्सीजन क्षरण और यहां तक ​​कि क्षतिग्रस्त हिस्सों को बदलते समय टकराव से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। लेकिन एक निर्वात वातावरण में जहां तापमान को नियंत्रित किया जा सकता है, ऑक्सीजन और जल वाष्प निकाला जा सकता है, और मानव हस्तक्षेप को अलग किया जा सकता है, डेटा सेंटर की सुरक्षा और स्थिरता में काफी सुधार होगा।

समुद्र के नीचे निस्संदेह एक आदर्श डेटा स्रोत है - न केवल भूमि की ऑक्सीजन, जल वाष्प से पृथक, और मानव हस्तक्षेप को समाप्त करता है।

दूसरा, और सबसे महत्वपूर्ण, समुद्री जल से ठंडा किए गए सर्वरों का एक अनूठा लाभ है, और भूमि-आधारित डेटा केंद्रों के लिए शीतलन एक बड़ा खर्च है। सार्वजनिक आंकड़ों के अनुसार, डेटा सेंटर की वार्षिक बिजली लागत का 41% शीतलन के लिए उपयोग किया जाता है, और दुनिया भर में डेटा केंद्रों की वार्षिक बिजली खपत दुनिया की कुल बिजली का लगभग 2% है। उनमें से, ऊर्जा खपत की लागत पूरे आईटी उद्योग का 30% से 50% है।

कूलिंग इतनी महँगी क्यों है? वास्तव में, भूमि डेटा केंद्रों में, डेटा को ठंडा करने के आमतौर पर दो तरीके होते हैं, एक है मैकेनिकल कूलिंग का उपयोग करना, यानी भारी एयर कंडीशनिंग सिस्टम के साथ सर्वर को ठंडा करना, लेकिन इस शीतलन विधि के लिए हर बार बहुत अधिक बिजली की खपत होती है। दिन, और लागत अधिक रही है।

दूसरा है हवा और पानी के वाष्पीकरण द्वारा सर्वर को ठंडा करना। प्राकृतिक रूप से प्रदत्त यह विधि पहले की तुलना में लागत में बहुत कम है, लेकिन इसकी अपनी कमियां भी हैं: पूर्णता की डिग्री और शीतलन गुणवत्ता बाहरी हवा के तापमान और पानी की स्थिति से निर्धारित होती है, और मानव गतिशीलता बहुत कम है।

उच्च ताप क्षमता वाला समुद्री जल डेटा सेंटर द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त गर्मी को संग्रहीत कर सकता है: डेटा सेंटर की गर्मी को आसपास के समुद्री जल में स्थानांतरित करने के लिए केवल एक हीट एक्सचेंजर की आवश्यकता होती है, इसलिए बोलने के लिए, शीतलन के दो पारंपरिक तरीकों का एक संयोजन है: स्थिर और प्राकृतिक संसाधनों का निःशुल्क उपयोग।

तीसरा, तटीय जनसंख्या घनत्व अधिक है, डेटा ट्रांसमिशन तेज है, और क्लाउड कंप्यूटिंग दक्षता अधिक है: भूमि और परिचालन लागत को बचाने के लिए, पारंपरिक डेटा केंद्र आमतौर पर कम आबादी वाले दूरदराज के क्षेत्रों को चुनते हैं, जो सीधे तौर पर बहुत धीमी गति से डेटा ट्रांसमिशन की ओर जाता है। बहुत देरी. उपसमुद्री डेटा केंद्र भिन्न हैं:

दुनिया की लगभग 50 प्रतिशत आबादी समुद्र तट के 150 किलोमीटर के दायरे में रहती है। समुद्र के नीचे डेटा सेंटर बनाने से लागत बचती है और यह आवासीय क्षेत्रों के करीब है, जिससे एक पत्थर से दो शिकार हो सकते हैं।

इसके अलावा, कई अन्य फायदे भी हैं:

उदाहरण के लिए, हम समुद्र में कार्बन-तटस्थ बिजली प्राप्त करने के लिए समुद्र की ज्वारीय ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं; डेटा ट्रांसमिशन में तेजी लाने के लिए समुद्र के नीचे बैंडविड्थ को पाइपलाइनों के माध्यम से जोड़ा जा सकता है; समुद्र के अंदर डेटा सेंटर बनाते समय पारंपरिक लालफीताशाही को दरकिनार किया जा सकता है: सर्वर को असेंबली लाइनों पर वॉटरटाइट साइलो में बनाया जा सकता है और तैनाती के लिए मालवाहक जहाज द्वारा समुद्र में भेजा जा सकता है। जैसा कि माइक्रोसॉफ्ट का कहना है, इन सर्वर पॉड को 90 दिनों के भीतर तैनात किया जा सकता है; जबकि रेडिकल डेटा सेंटर को बनने में एक से दो साल लगते हैं।

सैद्धांतिक रूप से, पनडुब्बी डेटा केंद्रों के कई फायदे हैं, तो इसे हासिल करना कितना मुश्किल है? -- माइक्रोसॉफ्ट के पास पहला उत्तर है।

वास्तव में, 2015 की शुरुआत में, माइक्रोसॉफ्ट ने पानी के नीचे डेटा सेंटर बनाने की व्यवहार्यता का अध्ययन करना शुरू किया और फिर प्रोजेक्ट नैटिक लॉन्च किया।

नैटिक प्रोजेक्ट के पहले चरण में, 2015 में, Microsoft अनुसंधान टीम ने रिसाव सुरक्षा को अधिकतम करने के लिए एक 105-दिवसीय प्रयोग किया, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि डेटा सेंटर को वॉटरप्रूफ कंटेनर में रखा गया था। प्रयोग सफल रहा: माइक्रोसॉफ्ट ने पाया कि समुद्री जल में सर्विस मॉड्यूल के जल प्रतिरोध की गारंटी दी जा सकती है।

इसलिए दूसरे चरण में, माइक्रोसॉफ्ट प्रयोग को आगे बढ़ाने और परियोजना को जमीन पर उतारने की कोशिश कर रहा है: "डेटा को समुद्र तल पर भेजें" यह देखने के लिए कि क्या कुछ वर्षों के बाद डेटा को अच्छी स्थिति में संरक्षित किया जा सकता है। माइक्रोसॉफ्ट ने एक डेटा सेंटर को एक सीलबंद स्टील कंटेनर में रखा, इसे नाइट्रोजन से भर दिया, और फिर कंटेनर को समुद्र में ले जाने के लिए एक पनडुब्बी का उपयोग किया।

प्रयोग को यूरोपीय समुद्री ऊर्जा केंद्र (ईएमईसी) द्वारा समर्थित किया गया था: ईएमईसी ने न केवल नवीकरणीय ऊर्जा सहायता में विशेषज्ञता प्रदान की, बल्कि ऑर्कनी के आसपास भौगोलिक सलाहकार के रूप में भी काम किया - ईएमईसी ने समुद्र के नीचे केबल भी प्रदान की जो डेटा सेंटर को तट से जोड़ती है।

सर्वर को गहरे समुद्र में ले जाने वाली पनडुब्बी का नाम लियोना फिल्पोट है, जो हेलो गेम की एक पात्र है। यह स्कॉटलैंड के ओरनिक के पास उत्तरी सागर के अंधेरे में चला गया।

ओर्कनेय क्यों? एक ओर, क्योंकि ओर्कनेय नवीकरणीय ऊर्जा अनुसंधान का एक प्रमुख केंद्र है, यूरोपीय समुद्री ऊर्जा केंद्र (ईएमईसी) 14 वर्षों से यहां ज्वारीय और तरंग ऊर्जा के साथ प्रयोग कर रहा है। दूसरी ओर, ऑर्कनी की जलवायु ठंडी है, जो डेटा केंद्रों के लिए शीतलन लागत को कम करने में मदद करती है।

माइक्रोसॉफ्ट ने डेटा सेंटर को समुद्र तल से एक किलोमीटर से भी कम दूरी पर रखा है और वास्तविक समय में इसकी स्थिति की निगरानी के लिए सफेद, उच्च दबाव वाले डिब्बों के अंदर पर्यावरण सेंसर तैनात किए हैं। डेटा सेंटर और महासागर "निर्बाध" हैं: उनकी बिजली की जरूरतों को समुद्र के नीचे केबल के माध्यम से कैप्चर किया जाता है, और डेटा को तट से दूर व्यापक दुनिया में आसानी से प्रसारित किया जाता है। 2018 में, माइक्रोसॉफ्ट नॉर्थ सी डेटा सेंटर पूरा हो गया: प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए कुल 864 सर्वर, 27.6PB मेमोरी, दो साल के लिए एक गहरा गोता।

वास्तव में, शोधकर्ता डेटा सेंटर क्षति के बारे में सबसे अधिक चिंतित हैं: एक बार पानी के नीचे डेटा सेंटर में कंप्यूटर विफल हो जाते हैं, तो उनकी मरम्मत नहीं की जा सकती है। सौभाग्य से, इसने अच्छा काम किया। अगस्त 2020 तक, सभी कंप्यूटर बचा लिए गए थे - 800 से अधिक में से केवल आठ विफल रहे, भूमि-आधारित डेटा केंद्रों की तुलना में कम विफलता दर।

कम हानि कैसे प्राप्त करें? परियोजना के शोधकर्ताओं का अनुमान है कि, एक ओर, ठंड के मौसम ने बफर के रूप में काम किया; दूसरी ओर, नाइट्रोजन भी एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाती है। संक्षेप में, यह छोटे पैमाने का परीक्षण समुद्र के भीतर भंडारण की संभावना और मूल्य को और अधिक प्रमाणित करता है। परियोजना शोधकर्ताओं ने कहा कि परियोजना में न केवल विफलता दर कम है, बल्कि डेटा सेंटर की सारी बिजली आपूर्ति पवन और सौर ऊर्जा से आती है, जिसमें प्राकृतिक संसाधनों का पूरा उपयोग होता है।

इसके अलावा, सिद्धांत के अनुरूप, पनडुब्बी डेटा सेंटर की प्रबंधन लागत, निर्माण लागत और प्राकृतिक आपदाओं और अन्य आपात स्थितियों के सामने नुकसान सभी भूमि डेटा सेंटर की तुलना में कम हैं।

हालाँकि, यह केवल एक अस्थायी जीत है। 800 से अधिक सर्वरों की मात्रा भूमि-आधारित डेटा केंद्रों से बहुत दूर है - आखिरकार, भूमि-आधारित डेटा केंद्रों में हजारों सर्वर होते हैं। एक तरह से, यह डेटा सेंटर व्यावहारिक से अधिक प्रयोगात्मक है, और इसे Microsoft के लिए एक छोटा पायलट प्रोजेक्ट कहा जा सकता है। माइक्रोसॉफ्ट के सीईओ सत्या नडेला ने कहा कि अंडरवाटर डेटा सेंटर दुनिया भर में प्रोजेक्ट नैटिक को दोहराएगा।

यदि Microsoft समुद्र के नीचे डेटा सेंटर को सफलतापूर्वक बढ़ावा देना चाहता है, तो वह इस स्तर पर कठिन समस्या को हल किए बिना नहीं कर सकता:

सबसे पहले, माइक्रोसॉफ्ट के प्रयोग को बहुत अधिक पर्यावरणीय संदेह का सामना करना पड़ा है। डेटा अध्ययन के प्रोफेसर इयान बिटरलिन का मानना ​​है कि डेटा केंद्रों द्वारा उत्पन्न गर्मी समुद्र के पानी के तापमान को प्रभावित कर सकती है। यह कैसे साबित किया जाए कि समुद्र के अंदर डेटा सेंटर से समुद्री पर्यावरण में अधिक प्रदूषण नहीं होगा और संभावित प्रदूषण जोखिमों से कैसे बचा जाए, इसे माइक्रोसॉफ्ट टीम द्वारा हल करने की जरूरत है।

दूसरा, 800 से अधिक सर्वरों में 8 सर्वरों की क्षति कोई बड़ी संख्या नहीं लगती है, लेकिन एक बार पनडुब्बी डेटा सेंटर को बढ़ावा देने के बाद, नुकसान सैकड़ों हजारों इकाइयों की होने की संभावना है, फिर संबंधित पानी के नीचे निर्माण की आवश्यकता है रखरखाव सेवा स्टेशन, साथ ही संपूर्ण उपकरण रखरखाव समाधान।

तीसरा, जैसा कि इयान बिटलिन बताते हैं, तट डेटा सेंटर बनाने के लिए सबसे अच्छी जगह नहीं है - भले ही तट पर यातायात जंगल की तुलना में बहुत अधिक है, फिर भी यह बड़े शहर में डेटा सेंटर जितना व्यापक नहीं है .

निःसंदेह, नैटिक परियोजना केवल समुद्र के भीतर डेटा सेंटर निर्माण को बढ़ावा नहीं है। भले ही समुद्र के अंदर डेटा केंद्र बड़े पैमाने पर न हों, ये रचनात्मक प्रयोग डेटा सेंटर उद्योग के लिए मूल्यवान सबक प्रदान करते हैं।

उदाहरण के लिए, ऑर्निक द्वीप समूह में एक अंडरवाटर डेटा सेंटर का निर्माण करते समय, टीम पवन और सौर ऊर्जा द्वारा प्रदान की गई बिजली से प्रेरित थी - शोधकर्ताओं ने कहा कि भविष्य में, वे अपतटीय पवन फार्मों के साथ पानी के भीतर डेटा सेंटर तैनात करने पर विचार कर सकते हैं, पवन उधार ले सकते हैं डेटा सेंटर को बिजली देने के लिए ऊर्जा, एक पत्थर से दो पक्षियों को मारना, या यहां तक ​​कि डेटा संचारित करने के लिए आवश्यक ऑप्टिकल केबलों पर तटवर्ती बिजली लाइनों को बांधना।

परिणामस्वरूप, Microsoft उप-समुद्र मॉडल के लाभों को भूमि-आधारित डेटा केंद्रों में दोहराने के तरीकों की तलाश कर रहा है - जैसे कम सर्वर घिसाव और उच्च सुरक्षा।

प्रोजेक्ट नैटिक में डेटा सेंटर परिनियोजन में क्रांतिकारी बदलाव लाने, लचीलापन, तेजी से निर्माण और कुशल स्केलिंग प्रदान करने की क्षमता है। जबकि माइक्रोसॉफ्ट वैश्विक स्तर पर प्रोजेक्ट नैटिक की सफलता को दोहराने की कल्पना करता है, चुनौतियों में पर्यावरण संबंधी चिंताएं और व्यापक तैनाती की स्थिति में पानी के नीचे रखरखाव स्टेशनों की आवश्यकता शामिल है। माइक्रोसॉफ्ट के प्रयोग न केवल प्रौद्योगिकी की सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं बल्कि पूरे उद्योग के लिए मूल्यवान अंतर्दृष्टि भी प्रदान करते हैं। माइक्रोसॉफ्ट का नवोन्मेषी दृष्टिकोण, चाहे सफल हो या नहीं, डेटा सेंटर उद्योग में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतीक है।